JP5223871B2 - Ｌｃ複合部品 - Google Patents

Description

この発明は、複数の誘電体層を積層してなる積層体に入出力電極とＬＣ共振回路とを形成したＬＣ複合部品に関するものである。

誘電体層を積層した積層体にＬＣ共振回路を設けた構成のＬＣ複合部品が利用されている。ＬＣ複合部品を高周波のフィルタとする場合、ＬＣ共振回路には減衰極を急峻に調整するためにノッチ回路が接続されることがあった（例えば、特許文献１参照。）。
特開平９−１５３７０４号公報

ここで、フィルタの従来例を説明する。

図１は、ＬＣ共振回路にノッチ回路を接続したフィルタ回路図である。

入力端子Ｐ１と出力端子Ｐ２との間には結合キャパシタンスＣ５が接続されている。入力端子Ｐ１とアース端子との間には、インダクタンスＬ１とキャパシタンスＣ１が並列に接続された第１のＬＣ共振回路が接続されている。出力端子Ｐ２とアース端子との間には、インダクタンスＬ２とキャパシタンスＣ２が並列に接続された第２のＬＣ共振回路が接続されている。インダクタンスＬ１とインダクタンスＬ２との間には、相互インダクタンスＭが形成され、第１および第２のＬＣ共振回路が磁気的に結合されている。

また、入力端子Ｐ１とアース端子との間には、インダクタンスＬ３とキャパシタンスＣ３が直列に接続されたノッチ回路が接続されている。出力端子Ｐ２とアース端子との間には、インダクタンスＬ４とキャパシタンスＣ４が直列に接続されたノッチ回路が接続されている。

素子内にノッチ回路を設けたフィルタでは、ＬＣ共振回路とは別にノッチ回路のキャパシタンスおよびインダクタンスを構成する電極が設けられていた。そのため、それらの電極分だけ回路面積が大型化し、素子の層数も増加していた。

本発明の目的は、回路面積を抑制しながら、周波数特性の設定を容易にしたＬＣ複合部品を提供することにある。

この発明のＬＣ複合部品は、入出力電極間に接続されてＬＣ共振回路間を結合させる結合用キャパシタが、少なくとも三つの絶縁された電極部を含んで構成される。そして、電極部として、入出力電極および接地電極から絶縁された第１の平面電極部と、誘電体層を介して第１の平面電極部に対向する長尺形状の第１および第２の長尺電極部と、を少なくとも備える。この構成により、上記結合用キャパシタで回路構成に必要なキャパシタンスを得ながら、長尺電極部の形状に応じて周波数特性の調整ができ、周波数調整機能を備えた兼用キャパシタとして結合用キャパシタを利用できる。兼用キャパシタが平面電極部を備えることで、対向する電極が長尺形状であっても大きなキャパシタンスを確保できる。

長尺電極部は、先端が開放されたオープンスタブであると好適である。この場合、周波数特性において、スタブ長を１／４波長とする周波数で減衰が生じるため、スタブ長の調整により周波数特性の設定が容易になる。

結合用キャパシタは、誘電体層を介して第１の平面電極部に対向するとともに互いに絶縁された二より多くの対向電極を備えてもよい。例えば、第１の誘電体層を介して第１の平面電極部に対向する第１および第２の長尺電極部と、第２の誘電体層を介して第１の平面電極部に対向する第３および第４の長尺電極部とを備えてもよい。この場合、大きなキャパシタンスを確保しながら、長尺電極部を設けることができる。

結合用キャパシタは、第１の平面電極部との対向長が互いに異なる複数の長尺電極部を備えると好適である。この場合、周波数特性において複数の周波数で減衰を生じさせられるためである。

長尺電極部は、第１の平面電極部に対向する領域と、第１の平面電極部に対向しない領域と、を備えると好適である。この場合、第１の平面電極部に対向する領域で主にキャパシタンスを設定しながら、第１の平面電極部に対向しない領域で主に周波数特性を微調整できるためである。

長尺電極部は、スパイラル形状やミアンダ形状であってもよい。

この発明のＬＣ複合部品によれば、少なくとも一つのキャパシタを長尺形状部と平面電極部とを含む構成としたので、回路面積や層数を抑制しながら、長尺形状部の形状に応じて周波数特性を容易に設定できる。

従来例のフィルタの回路図である。 本発明の実施形態に係るＬＣ複合部品の外観斜視図である。 同ＬＣ複合部品の分解斜視図である。 同ＬＣ複合部品を説明する図である。 同ＬＣ複合部品に係る長尺電極部の変形例を説明する図である。 同ＬＣ複合部品に係る長尺電極部の変形例を説明する図である。 本発明のＬＣ複合部品の他の等価回路の例を説明する図である。

符号の説明

１…ＬＣ複合部品
１００…積層体
１０１…下層
１０２…平面電極形成層
１０３…長尺電極形成層
１０４…長尺電極形成層
１０５…平面電極形成層
１０６…長尺電極形成層
１０７…インダクタ電極形成層
１０８…上層
１１１，１１２…下面接地電極
１１３，１１４…下面入出力電極
１２１，１５１…平面電極部
１３１，１３２，１４１，１４２，１６１，１６２…長尺電極部
１７１，１７２…インダクタ電極部
１７３…引出電極部
１８１，１８２…上面接地電極
１８３，１８４…上面入出力電極
１８５…マーカ

以下、第１の実施形態に係るＬＣ複合部品について説明する。ここで示すＬＣ複合部品は、２段のＬＣ並列共振回路が結合するバンドパス型のフィルタである。

図２は同ＬＣ複合部品の外観斜視図である。
ＬＣ複合部品１は、積層体１００を備える。積層体１００は、図中上下方向を積層方向として誘電体層を積層したものである。積層体１００の積層方向に垂直な４つの側面のうち、短辺を含む２つの側面には入力端子Ｐ１および出力端子Ｐ２が設けられている。長辺を含む残る２つの側面には、接地端子ＧＮＤが設けられている。

図３は同フィルタの分解斜視図である。

積層体１００は、下層１０１、第１の平面電極形成層１０２、第１の長尺電極形成層１０３、第２の長尺電極形成層１０４、第２の平面電極形成層１０５、第３の長尺電極形成層１０６、インダクタ電極形成層１０７、および上層１０８を備える。層１０１〜１０８はそれぞれ誘電体層である。

積層体１００は、それぞれ主面の長辺が１．６ｍｍで、短辺が０．８ｍｍの矩形板状であり、低温焼結セラミック（ＬＴＣＣ）で構成される。ＬＴＣＣは、例えば酸化チタン、酸化バリウム、アルミナ等の成分のうち、少なくとも１つ以上の成分と、ガラス成分とから構成される。

下層１０１は、その下面に、下面接地電極１１１，１１２と下面入出力電極１１３，１１４とが形成されている。下面接地電極１１１，１１２は、接地端子ＧＮＤの一部を構成する。下面入出力電極１１３，１１４はそれぞれ入出力端子Ｐ１，Ｐ２の一部を構成する。

第１の平面電極形成層１０２は、その上面に、平面電極部１２１が形成されている。平面電極部１２１は、積層体１００の長辺中央付近から引出電極が引き出され、この引出電極で積層体１００の側面に設けられる接地端子ＧＮＤに接続されている。

第１の長尺電極形成層１０３は、その上面に、長尺電極部１３１，１３２が形成されている。長尺電極部１３１，１３２は、それぞれミアンダライン状の電極であり、先端が層１０３の上面中央付近で開放され、基端が層１０３の短辺中央まで引き出され、それぞれ入出力端子Ｐ１，Ｐ２に接続されている。

長尺電極部１３１，１３２および平面電極部１２１は、誘電体層である層１０３を介して対向し、キャパシタンスＣ１，Ｃ２を構成する。ここでは、平面電極部１２１を長尺電極部１３１，１３２に対向させているので、一方の電極形状が長尺状であっても大きなキャパシタンスを確保している。長尺電極部１３１，１３２はそれぞれオープンスタブとして機能し、周波数特性におけるスタブ長を１／４波長とする周波数に減衰を生じさせる。

第２の長尺電極形成層１０４は、その上面に、長尺電極部１４１，１４２が形成されている。長尺電極部１４１，１４２は、それぞれミアンダライン状の電極であり、先端が層１０４の上面中央付近で開放され、基端が層１０４の短辺中央まで引き出され、それぞれ入出力端子Ｐ１，Ｐ２に接続されている。

長尺電極部１３１，１３２および長尺電極部１４１，１４２は、誘電体層である層１０４を介して対向するが、それぞれ入出力端子Ｐ１，Ｐ２に接続されていて、互いに同電位となるため、これらの電極間には、キャパシタンスが生じない。

第２の平面電極形成層１０５は、その上面に、平面電極部１５１が形成されている。平面電極部１５１は、積層体１００の上面中央付近に、積層体１００の側面から間隔を隔てて配置されている。

第３の長尺電極形成層１０６は、その上面に、長尺電極部１６１，１６２が形成されている。長尺電極部１６１，１６２は、それぞれミアンダライン状の電極であり、先端が層１０６の上面中央付近で開放され、基端が層１０６の短辺中央まで引き出され、それぞれ入出力端子Ｐ１，Ｐ２に接続されている。

長尺電極部１４１，１４２，１６１，１６２および平面電極部１５１は、誘電体層である層１０５，１０６を介して対向し、キャパシタンスＣ５を構成する。ここでは、平面電極部１５１を複数の長尺電極部１４１，１４２，１６１，１６２に対向させているので、大きなキャパシタンスを確保している。長尺電極部１４１，１４２，１６１，１６２はそれぞれオープンスタブとして機能し、周波数特性におけるスタブ長を１／４波長とする周波数に減衰を生じさせる。

インダクタ電極形成層１０７は、その上面に、インダクタ電極部１７１，１７２と引出電極部１７３とが形成されている。インダクタ電極部１７１，１７２は、それぞれミアンダライン状の電極であり、先端が層１０７の中央付近で引出電極部１７３に接続され、基端が層１０７の短辺中央まで引き出され、それぞれ入出力端子Ｐ１，Ｐ２に接続されている。引出電極部１７３は、直線状の電極であり、両端が層１０７の長辺中央まで引き出され、それぞれ接地端子ＧＮＤに接続されている。インダクタ電極部１７１，１７２は、インダクタンスＬ１，Ｌ２を構成する。

上層１０８は、その上面に、上面接地電極１８１，１８２と上面入出力電極１８３，１８４とマーカ１８５が形成されている。上面接地電極１８１，１８２は、接地端子ＧＮＤの一部を構成する。上面入出力電極１８３，１８４はそれぞれ入出力端子Ｐ１，Ｐ２の一部を構成する。マーカ１８５は積層体の向きを視認可能にするために設けられている。

以上のように、ＬＣ複合部品１は構成されている。

なお、図中では、長尺電極部１３１，１３２，１４１，１４２，１６１，１６２のスタブ長をいずれも等しいものとしている。仮に、それぞれのスタブ長を異ならせておけば、それぞれの構成するオープンスタブのスタブ長を１／４波長とする複数の周波数に減衰を生じさせられる。また、ここでは電極１３１，１３２，１４１，１４２，１６１，１６２を全て長尺電極部で構成しているが、少なくとも一つが長尺状電極部であれば本発明は好適に実施でき、他の電極が平面状であってもよい。また、平面電極部１２１，１５１も長尺電極部とし、長尺電極部同士を対抗させてキャパシタンスを生じさせてもよい。

図４は、同ＬＣ複合部品を説明する図であり、同図（Ａ）は同ＬＣ複合部品の等価回路図、同図（Ｂ）は同ＬＣ複合部品の周波数特性例を説明する図である。

入力端子Ｐ１と出力端子Ｐ２との間には結合キャパシタンスＣ５が接続されている。入力端子Ｐ１と結合キャパシタンスＣ５との間には、インダクタンスＬ１とキャパシタンスＣ１が並列に接続された第１のＬＣ共振回路の一端が接続されている。出力端子Ｐ２と結合キャパシタンスＣ５との間には、インダクタンスＬ２とキャパシタンスＣ２が並列に接続された第２のＬＣ共振回路の一端が接続されている。第１および第２のＬＣ共振回路の他端はアース端子に接続されている。また、入力端子Ｐ１には、オープンスタブＳ１が接続されている。出力端子Ｐ２には、オープンスタブＳ２が接続されている。

オープンスタブＳ１は、長尺電極部１３１，１４１，１６１の構成するスタブであり、オープンスタブＳ２は、長尺電極部１３２，１４２，１６２の構成するスタブである。このように、フィルタ回路にオープンスタブを設けることにより、スタブ長を１／４波長とする周波数で減衰が生じるため、スタブ長の調整によって周波数特性、ここではフィルタ特性の設定が容易になる。このスタブ長の調整によりノッチ回路を設けたり、共振器の段数を増やさなくても、同図（Ｂ）のグラフ中の矢印で示す、２倍波や３倍波といった任意の周波数帯における減衰特性を改善することができる。

次に、長尺電極部の形状例を説明する。以下では、誘電体層１０３に設ける長尺電極部１３１，１３２の形状例を説明するが、長尺電極部１４１，１４２，１６１，１６２についても同様な形状を採用できる。

図５は、誘電体層１０３の平面図である。

同図（Ａ）には、線対称な形状の長尺電極部１３１，１３２を誘電体層１０３の上面に設けた例を示している。長尺電極部１３１，１３２は、それぞれ３回折り返されたミアンダライン状の電極である。誘電体層１０３の下面には、図示しない誘電体層１０２の上面の平面電極部１２１が配置される。

長尺電極部１３１，１３２と平面電極部１２１とは、部分的に重ならないように配置されている。これにより、平面電極部１２１と長尺電極部１３１，１３２とが対向する領域で主にキャパシタンスを設定しながら、長尺電極部１３１，１３２と平面電極部１２１とが対向しない領域で主にスタブ長を微調整できる。なお、ミアンダライン状としているため、入出力端子間での不要な結合が生じにくくなる効果も奏している。

同図（Ｂ）には、長尺電極部１３１，１３２とのスタブ長を異ならせた例を示している。長尺電極部１３１は、２回折り返されたミアンダライン状の電極であり、長尺電極部１３２は、３回折り返されたミアンダライン状の電極である。

ここでは、平面電極部１２１と長尺電極部１３１，１３２とが対向する領域では、長尺電極部１３１，１３２の形状を相似にしていて、長尺電極部１３１，１３２と平面電極部１２１とが対向しない領域で、長尺電極部１３１，１３２の形状を相違させている。これにより、長尺電極部１３１と平面電極部１２１との間に生じるキャパシタンスと、長尺電極部１３２と平面電極部１２１との間に生じるキャパシタンスと、を等しくしながら、長尺電極部１３１のスタブ長と、長尺電極部１３２のスタブ長とを異ならせている。

同図（Ｃ）には、長尺電極部１３１，１３２それぞれの、先端の線路幅と基端の線路幅とを異ならせた例を示している。長尺電極部１３１，１３２は、それぞれ３回折り返されたミアンダライン状の電極である。

ここでは、平面電極部１２１と長尺電極部１３１，１３２とが対向する領域で、長尺電極部１３１，１３２の先端の線路幅を広げている。これにより、長尺電極部１３１，１３２と平面電極部１２１との間に生じるキャパシタンスが大きくなり、且つ、長尺電極部１３１，１３２のインピーダンスを調整できる。

同図（Ｄ）には、長尺電極部１３１，１３２それぞれをスパイラル状に形成した例を示している。このようにミアンダライン状に限らずに、本発明は実施できる。

次に、長尺電極部の形状例を、誘電体層１０４，１０５，１０６に設ける電極を例に説明する。

図６は、誘電体層１０４〜１０６の積み図である。

誘電体層１０４，１０６には、長尺電極部１４１，１６１を設けている。誘電体層１０５には平面電極部１５１を設けている。長尺電極部１４１，１６１はそれぞれスパイラル状に形成されている。

このように、複数の誘電体層にわたって設けられた電極によりキャパシタンスを発生させることにより、より大きなキャパシタンスを得ることが可能になる。

図７は、ＬＣ複合部品の他の回路構成を示す回路図である。

入力端子Ｐ１１と出力端子Ｐ２１との間には結合キャパシタンスＣ５１，Ｃ５２が順に接続されている。入力端子Ｐ１１と結合キャパシタンスＣ５１との間には、インダクタンスＬ１１とキャパシタンスＣ１１が並列に接続された第１のＬＣ共振回路の一端が接続されている。結合キャパシタンスＣ５１と結合キャパシタンスＣ５２との間には、インダクタンスＬ１２とキャパシタンスＣ１２が並列に接続された第２のＬＣ共振回路の一端が接続されている。出力端子Ｐ１２と結合キャパシタンスＣ５２との間には、インダクタンスＬ１３とキャパシタンスＣ１３が並列に接続された第３のＬＣ共振回路の一端が接続されている。第１乃至第３のＬＣ共振回路の他端はアース端子に接続されている。また、結合キャパシタンスＣ５１と結合キャパシタンスＣ５２との間には、オープンスタブＳ１１が接続されている。

キャパシタンスＣ１１〜Ｃ１３のうち、少なくとも一つは、長尺電極部を含んで構成されていて、その長尺電極部はオープンスタブＳ１１として機能する。このような構成により、フィルタ回路にオープンスタブを設けられ、スタブ長を１／４波長とする周波数で減衰が生じる。したがって、スタブ長の調整によって周波数特性の設定が容易になり、ノッチ回路を設けたり、共振器の段数を増やさなくても、２倍波や３倍波といった任意の周波数帯における減衰特性を改善することができる。

Claims (10)

1. 複数の誘電体層が構成する積層体に、入出力電極と接地電極と複数のＬＣ共振回路と結合用キャパシタとが形成されたＬＣ複合部品であって、
   前記結合用キャパシタは、前記入出力電極間に接続されて前記複数のＬＣ共振回路の間を容量結合させており、少なくとも三つの互いに絶縁された電極部を含んで構成され、前記電極部として、前記入出力電極および前記接地電極から絶縁された第１の平面電極部と、前記誘電体層を介して前記第１の平面電極部に対向する長尺形状の第１および第２の長尺電極部と、を少なくとも備える、ＬＣ複合部品。
2. 前記長尺電極部は、先端が開放されたオープンスタブである、請求項１に記載のＬＣ複合部品。
3. 前記結合用キャパシタは、前記誘電体層を介して前記第１の平面電極部に対向するとともに互いに絶縁された二より多くの対向電極を備え、前記対向電極のうち、少なくとも二つは前記第１の長尺電極部または前記第２の長尺電極部である、請求項１または２に記載のＬＣ複合部品。
4. 前記結合用キャパシタは、前記平面電極部と、第１の誘電体層を介して前記第１の平面電極部に対向する前記第１および第２の長尺電極部と、第２の誘電体層を介して前記第１の平面電極部に対向する第３および第４の長尺電極部と、を備える請求項３に記載のＬＣ複合部品。
5. 前記結合用キャパシタは、前記第１の平面電極部との対向長が互いに異なる複数の前記長尺電極部を含む請求項３または４に記載のＬＣ複合部品。
6. 前記長尺電極部は、前記第１の平面電極部に対向する領域と、前記第１の平面電極部に対向しない領域と、を備える請求項１〜５のいずれかに記載のＬＣ複合部品。
7. 前記長尺電極部は、スパイラル形状である請求項１〜６のいずれかに記載のＬＣ複合部品。
8. 前記長尺電極部は、ミアンダ形状である請求項１〜６のいずれかに記載のＬＣ複合部品。
9. 前記ＬＣ共振回路と前記入出力電極との間に接続されて前記ＬＣ共振回路と前記入出力電極との間を容量結合させる外部結合用キャパシタをさらに備え、
   前記外部結合用キャパシタは、少なくとも二つの互いに絶縁された電極部を含んで構成され、前記電極部として、第２の平面電極部と、前記誘電体層を介して前記第２の平面電極部に対向する長尺形状の第５の長尺電極部と、を少なくとも備える、
   請求項１〜８のいずれかに記載のＬＣ複合部品。
10. 前記ＬＣ共振回路を構成する共振用インダクタと共振用キャパシタとを更に備え、
    前記共振用キャパシタは、少なくとも二つの互いに絶縁された電極部を含んで構成され、前記電極部として、第３の平面電極部と、前記誘電体層を介して前記第３の平面電極部に対向する長尺形状の第６の長尺電極部と、を少なくとも備える、請求項１〜９のいずれかに記載のＬＣ複合部品。

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